Торвальд Олафсен - Научный материализм [СИ]

Несмотря на некоторые сомнения в существовании бозонов, всё же довольно легко экспериментально обнаружить наличие в природе неких взаимодействий, которые передаются без посредства вещества и как бы подразумевают существование невидимых глазом и неосязаемых объектов, которые присутствуют даже там, где нет вещества, и могут взаимодействовать с нами и другими предметами; по крайней мере, это одна из версий. Неизвестно, действительно ли за этими взаимодействиями стоят специальные объекты, но такая модель вполне состоятельна для решения практических задач, и поэтому их существование условно принимается современной наукой как данность. Эти объекты принято называть полями. Нам нет нужды изучать здесь поля и вещество подробно. Для создания первой целостной модели мира, нам достаточно всего лишь понимать, что вся материя выражена двумя различными подкатегориями. Первая — вещество — это материя в виде локальных плотных сгустков — частиц, которые обладают относительно различимыми и стабильными границами и отстоят друг от друга на некоторое расстояние. Уместно представлять форму частиц шарообразной; это не противоречит научным экспериментам и актуально для большинства частиц, не охватывая, вероятно, только сложные молекулы. Сложные молекулы состоят из множества атомов, соединённых между собой, и поэтому они разнообразны по форме, образуя в некоторых случаях нити, кольца, спирали или подобия виноградной грозди.

Несколько примеров разнообразия форм молекул

Вещество сопротивляется ускорению (торможение — частный случай ускорения). Имеется в виду, что для изменения скорости частицы или предмета, состоящего из множества частиц, потребуется некоторое время и приложение силы, а сам процесс разгона, торможения или изменения направления движения частицы будет происходить в течение этого времени постепенно и непрерывно. При этом совершенно необходимо осознавать, что сила — это абстрактное понятие, не явленное в действительном и реальном мирах, фактически же для ускорения на частицу должна воздействовать другая материальная сущность, вернее, будет иметь место взаимодействие частицы и этой сторонней сущности. Эффект сопротивления ускорению принято называть инерцией, а о телах, которые ведут себя таким образом, говорят, что они обладают массой. При этом, согласно научным данным, все такие тела являются источниками гравитации и притягиваются друг к другу. Предполагается, что есть составные и элементарные, то есть неделимые частицы. Составные частицы являют собой относительно стабильные конструкции из множества более мелких частиц, между которыми находятся области с гораздо более низкой плотностью материи; для простоты можно пока считать эти области пустотой.

Вторая подкатегория материи — поля — это невидимые и неосязаемые непрерывные объекты без фиксированных границ, которые могут простираться сколь угодно далеко и только проявляют свои свойства всё слабее по мере удаления от их центра. Если быть точнее, свойства полей ослабевают обратно пропорционально квадрату расстояния от центра, то есть при удалении измерительного прибора в три раза дальше от центра поля, чем он находился до этого, он зарегистрирует в 9 раз более слабое значение напряжённости поля, а при удалении в 12 раз дальше — в 144 раза более слабое значение. При достаточно большом удалении поле, по всей видимости, не исчезает, а только его свойства в этой области переходят в область значений, которые меньше, чем погрешность измерительного прибора, и поэтому нельзя однозначно регистрировать наличие поля в этом месте. Впрочем, возможно, что поля исчезают полностью при достаточном удалении от источника — это не противоречит имеющемуся у нас опыту. Поля не обладают массой и следуют за своим источником, не требуя энергии на ускорение, перемещение и повороты, пока не взаимодействует с другими полями. Поля не оказывают сопротивления движущимся частицам вообще, а лишь могут создавать различные действующие силы для различных по качеству частиц, изменяя картину их движения специфическим способом.

Приблизительная форма поля. Чётких границ у него нет, только свойства проявляются всё меньше по мере удаления от центра

Так как искривление пространства — это слишком сложная концепция для построения базовой модели реального мира, гравитация здесь подразумевается как поле. К тому же несколько лет назад было официально объявлено об открытии гравитационных волн, что вполне благоприятствует представлению гравитации в виде поля.

Итак, в представленной здесь модели реального мира материя явлена в двух различных формах, которые мы здесь будем называть веществом и полями. Они отличаются друг от друга по следующим критериям:

1. Наличие массы: у вещества она есть, у полей — нет.

2. Прерывистость: вещество дискретно, то есть представлено в виде множества отдельных объектов, между которыми есть промежутки, будь то одна составная частица или массив частиц, а поля непрерывны.

3. Однородность: поля однородны, то есть в любой своей точке поле воздействует на другую материю принципиально одинаково, меняя лишь силу и направление своего воздействия, вещество же неоднородно, то есть не в каждой своей точке воздействует на другую материю принципиально одинаково: вещество состоит из частиц, которые, в свою очередь, состоят из разных по качеству и поведению более мелких частиц и мало заполненных областей, близких к пустоте.

Различия вещества и полей неодинаково очевидны при разных масштабах рассмотрения. Согласно множеству научных экспериментов, вещество обязательно является источником полей, любое поле обязательно имеет источник, состоящий из вещества, а элементарные, то есть мельчайшие неделимые частицы вещества, и вовсе должны оказаться неотличимыми от полей по критериям дискретности и однородности. К счастью, различие по наличию массы представляется более надёжным, но и здесь нет полной уверенности, ибо известное физическое явление при ядерном распаде и синтезе, именуемое «дефект массы», позволяет воочию убедиться, что иногда материя может из массивного состояния переходить в категорию полей, превращаясь в излучение. Это заставляет учёных предполагать, что при некоторых условиях и поля могут реорганизовываться в вещество либо быть неотличимыми от вещества. В любом случае мы должны понимать, что представленное выше деление материи на вещество и поля тем актуальнее, чем ближе размеры обсуждаемых предметов к таким, которые воспринимаются нашими органами чувств. На таком уровне рассмотрения кусок дерева и электромагнитное поле принципиально различны, но стоит нам углубиться в мир мельчайших частиц, из которых состоит дерево, и мы будем встречать там всё больше полей, а различия будут стираться.